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          煤炭產業如何發展有利“碳達峰”“碳中和”?劉中民院士:調結構

               煤炭是我國重要的能源資源。如何完善生產布局和結構,并且助力我國實現“碳達峰”與“碳中和”的目標,是煤炭產業近年來的重要課題。

              中國工程院院士、中科院大連化學物理研究所所長劉中民在接受人民網強國論壇記者專訪時表示,我國是一個“富煤、缺油、少氣”的國家,長期以來,煤炭、石油等化石燃料在能源消耗中占有重要比重,為國家發展做出了巨大貢獻,但同時也給能源安全、環境治理帶來嚴峻挑戰。為了實現碳減排目標,未來一段時期內,煤炭產業需進行廣泛而深刻的結構調整。
              強國論壇:《新時代的中國能源發展》白皮書提出,建設多元清潔的能源供應體系,優先發展非化石能源。在這一背景下,煤炭產業擁有哪些機遇,又面臨哪些挑戰?
              劉中民:煤炭、石油、天然氣等化石能源的利用,會產生二氧化碳,同時導致二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物的排放。近年來,我國在降低煤炭使用量,減少碳排放方面成果顯著。2018年,我國煤炭消費比重創造歷史新低,降至60%以下。未來,煤炭在我國能源體系中所占的比重還將繼續降低。需要說明的是,化石資源不僅是能源資源,也是物質資源,化石資源的利用并非只有能源一條途徑。
              作為能源資源,煤炭歷史悠久,多用于火力發電。煤炭燃燒將化學能轉化為機械能或電能,原理上能源轉化效率難以大幅度提高;燃燒過程中,煤炭中的碳原子全部轉化為二氧化碳,碳排放問題突出,這也成為制約煤炭產業發展的重要因素,導致煤炭產業難以有較大的發展空間。
              同時,煤炭擁有豐富的碳資源,作為化工原料,發展空間廣闊。煤化工能夠生產多種化工、能源產品,相比于燃燒供能,碳排放有所降低。受“富煤、缺油、少氣”資源稟賦的限制,我國發展煤化工主要為了彌補石油資源的不足。除生產石化工業難以保障的基礎化學品和特種油品之外,煤化工本身也有優勢,如生產各種含氧化合物及其下游產品,與石油化工結合可以形成更加合理的工業結構。過去幾年,我國煤制烯烴、油、天然氣等的生產能力顯著提高。當前,又積累了一批新的核心技術,開展了眾多示范項目,具備了構建產業鏈的基礎。未來,隨著科技的發展與進步,煤炭作為化工原料的潛力將會進一步挖掘和提升。
              強國論壇:短期內能否實現可再生能源對煤炭等化石能源的全替代?
              劉中民:能源清潔化是國際大趨勢,全球各國根據各自的資源稟賦,布局了可再生能源發展計劃,例如法國主推核能,英國發展海上風電,都希望實現能源清潔化。中國正處于從高碳到低碳、無碳的過渡期。需要注意的是,未來一段時期內,我國的能源需求總量仍會增加,但還不具備實現可再生能源對煤炭供能全替代的條件。
              首先,可再生能源產能難以滿足全國14億人的用能。我們仍然需要煤炭、石油等化石能源來保障能源供需的平衡和經濟社會發展的基本需求。
              其次,可再生能源的產生和利用方式依然強烈地依賴地域和自然環境。要利用好可再生能源,我國需要結合區域智能能源網絡的構建及新興產業的發展統籌考慮,多種能源互補融合才能發揮最大優勢,這都需要一定的時間才能實現。
              再次,煤炭的物質屬性是難以替代的。發展以煤炭為原料的現代煤化工,不僅可彌補石油資源的不足,彌補現有石油加工與石油化工行業的結構性缺陷,促進化學工業整體結構的轉型升級,緊急情況下還可以成為保障油氣供應的重要支撐。
              目前,我國煤化工產業世界矚目,煤制甲醇、醋酸、乙二醇及煤制油、烯烴等的產量均位居世界第一。與此同時,煤化工還有降低碳排放的空間,以陜西榆林正在規劃建設的煤制含氧化合物及下游產品鏈的工業示范基地為例,據估算產值增加的同時碳排放可進一步降低?梢哉f,煤炭資源依然是我國能源及相關工業體系中不可或缺的一部分。
              強國論壇:未來五年,煤炭產業將如何發展?
              劉中民:解決好能源問題是當前我國的重要議題之一,能源結構低碳化發展是一項重要任務。能源結構決定工業結構,能源轉型將伴隨工業結構的調整,例如延伸產業鏈,發展高附加值、精細化、差異化的產品等。
              對于煤炭產業而言,未來發展的一個重點是發揮煤化工的固有優勢,生產適合煤化工特點的產品。
              相較于其他生產方式,煤化工以合成氣和甲醇轉化為平臺,更適合于制取含氧、缺氫的大宗化學品和油品,其中,煤制醇類、酸類等含氧化合物具有天然優勢,不僅能降低碳排放,同時還能解決因“糧制醇”而出現的“與人爭糧”的問題。同時,應積極探索煤化工基礎產品及過程與石油基原料的耦合途徑,實現一系列生產技術的變革,形成煤化工與整個能源化工行業協調發展的良好局面。
              強國論壇:長期看,如何實現“碳達峰”“碳中和”的碳排放目標?
              劉中民:“碳達峰”“碳中和”的目標不是禁止二氧化碳排放,而是一邊降低二氧化碳排放,一邊促進二氧化碳吸收,用吸收量抵消排放量。實現碳減排的大方向是發展可再生能源,以減少化石能源在整個能源體系中的比重。
              可再生能源的種類很多,從高效減排二氧化碳的角度看,有兩類平臺需要特別關注。
              其一,從能量的角度看,需要發展儲能平臺,以匯聚不平穩的可再生電能,從而與主干電網發生平穩聯系。當前,風能、太陽能等可再生能源產生的電能并網利用率低,影響了可再生能源的發展規模?稍偕茉匆幠2粔虼,單位成本便很難降低。因此,如果能夠建立起國家級的儲能平臺,讓可再生電能平穩地進入國家電網系統,這將在很大程度上幫助可再生能源的發展。
              其二,從物質的角度看,需要發展產氫和用氫的氫能平臺。氫與能源產業鏈上游產生二氧化碳的環節進行耦合,可以實現碳減排;直接與二氧化碳反應,可以生產能源產品或載能產品。特別是,氫與二氧化碳反應生成的含氧化合物,是重要的化工產物和原料。這種生產方式既解決了二氧化碳排放的問題,又增加了有用化學品的產量,一舉兩得。
              另外,氫能也是清潔的二次能源,氫氣燃燒產生水,不存在碳排放問題,但要廣泛應用必須突破存儲難題。為此業界呼吁發展氫能電動車,減少石油等化石能源的消耗。但實現這一目標的一大阻礙就是氫氣的運儲問題。如果讓儲氫高壓鋼瓶滿大街跑,其中的安全隱患不容小視;將氫能儲存在甲醇等中間介質中運儲、需要時再放氫的技術還在發展中。綜合考慮,現階段,在高鐵、無人碼頭等特殊場景集中使用氫能更具可行性。
              科學的減排措施是實現目標的重要渠道之一。原則上,只要使用化石能源,就要排放二氧化碳;要實現碳減排,就要發展可再生能源。但是,化石能源與可再生能源二者并非簡單的一一對沖關系,可再生能源增加并不意味著化石能源會自動等量減少。因此,需要全國一盤棋,在構建清潔低碳、安全高效國家能源體系的大格局下進行統籌,不僅需要各能源相關行業破除壁壘形成合力,也需要各地政府積極支持,因地制宜積極構建區域低碳化清潔能源供應系統,在突破關鍵技術的基礎上,通過區域能源革命促進全國能源革命,解決能源問題。
              總之,能源涉及國民經濟的各個行業,能源行業本身需要結構調整,其他行業也需要進行以提高效率和節能減排為目標的結構調整,甚至科學研究和技術開發模式也要有所調整以發揮國家體制的優勢?梢哉f,只有通過頂層設計、全社會共同努力,才能形成永續發展的良性模式。

           
           
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